Размещено на http://www.allbest.ru

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ АЗОТА В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ В СОВРЕМЕННЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ

А.Ю. Андреев, А.В. Назарова,

Л.М. Инаходова, А.А. Казанцев

ФГБОУ ВПО "Самарский

государственный технический

университет", Самара, Россия

E-mail: kudis94@yandex.ru

АННОТАЦИЯ

Основными силовыми трансформаторами на напряжение 10(6) кВ в отечественных системах электроснабжения являются трансформаторы марок ТМ и ТМГ. В этих трансформаторах в качестве изоляционного материала и хладагента используется трансформаторное масло. Основной недостаток трансформатора марки ТМ состоит в том, что при длительной эксплуатации масло теряет свои диэлектрические свойства в связи с контактом с внешней атмосферой. Недостатком трансформатора марки ТМГ является слабость к механическим воздействиям ввиду тонкой стенки гофробака. Был произведён расчет технических характеристик силового распределительного трансформатора на напряжение 10(6) кВ в системе охлаждения которого, предусмотрена защита масла от окисления при помощи подушки из жидкого азота. Выполнен сравнительный технико-экономический анализ рассматриваемой конструкции с другими типами распределительных трансформаторов. трансформатор электроснабжение масло азот

Ключевые слова: силовые трансформаторы, сухой азот, азотный слой, трансформаторное масло.

The main power transformers for the voltage 10 (6) kV of domestic power supply systems are transformers marks TM and TMG. In these transformers as insulation and refrigerant used transformer oil. The main drawback of the TM transformer is that during prolonged operation oil loses its insulating properties due to the contact with the external atmosphere. The disadvantage of TMG transformer is a weakness to mechanical stress due to the thin walls of the tank. Was produced the calculation of specifications of the power distribution transformer for the voltage 10 (6) kV in which the cooling system, provides protection oil from oxidation by cushions of liquid nitrogen. Was produced the comparative technical and economic analysis of this structure with other types of distribution transformers.

Key words: power transformers, dry nitrogen, nitric pillow, transformer oil.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие свободного рынка электроэнергии во многих странах мира (большинство энергокомпаний в мире к настоящему времени являются частными) привело к усилению конкурентной борьбы между компаниями, производящими, передающими и распределяющими электроэнергию. Это привело к стремлению любыми возможными способами улучшить рентабельность производства и уменьшить затраты на эксплуатацию силового оборудования. Значительный парк силовых трансформаторов на напряжение 10(6) кВ в системах электроснабжения России составляют трансформаторы марки ТМ и ТМГ. Основной недостаток ТМ обусловлен взаимодействием в масляном баке трансформаторного масла с воздухом и дальнейшими его потерями изоляционных свойств. Недостаток трансформатора с герметичным исполнением масляного бака (ТМГ), состоит в том, что стенки бака имеют малую толщину (1-1,5мм), и, если сварное соединение, фланец или прокладка дают брешь в пространстве выше трансформаторного масла, возникнет тот же прямой контакт масла с внешней атмосферой^[1].В трансформаторе марки ТМЗ предусмотрена защита масла от окисления при помощи подушки из жидкого азота, а также для компенсации температурных колебаний объёма масла. При этом у трансформаторов марки ТМЗ стенка бака имеет толщину 3-4мм, у герметичных трансформаторов этот показатель составляет 1-1,5мм, что делает последних весьма уязвимыми для механических воздействий, в частности при транспортировке и монтаже^[2].

Полную информацию для сравнения ТМЗ и ТМГ даёт динамическая анализ с помощью компьютерных экспериментов и данных из эксплуатации. Поэтому для компьютерных экспериментов были выбраны трансформаторы мощностью 630 кВА различного исполнения: ТМГ и ТМЗ.

ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Сравнительный анализ основных паспортных величин трансформаторов с применением сухого азота в трансформаторном масле (ТМЗ) и без сухого азота в герметичном исполнении (ТМГ) показал небольшое, но заметное преимущество первого. Для примера представлена таблица 1 с указанием паспортных данных трансформаторов типов ТМЗ и ТМГ.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Далее был использован фрагмент сети 10/0,4 кВ, представленный на рис. 2, в котором смоделирована установка ТМГ и ТМЗ в качастве трансформатора Т1.

Основой компьютерных экспериментов является определение потерь активной мощности в зависимости от коэффициента загрузки трансформатора по известной формуле:

, где k - коэффициент загрузки

Рис.1. График суммарной эффективности трансформаторов ТМГ и ТМЗ мощностью в 630 кВА в зависимости от коэффициента загрузки.

По результатам расчётов, представленных на Рис.1 видно, что трансформатор ТМГ немного превосходит ТМЗ по потерям. Но разница активных потерь двух трансформаторов невелика, поскольку активная часть трансформаторов ТМГ и ТМЗ практически одинакова по конструкции. Необходимо провести анализ экономических показателей, доказывающих экономическую целесообразность использования трансформатора ТМЗ.

Рис.2. Фрагмент сети 10/0,4 кВ

Цена на трансформатор марки ТМГ-630/10 составляет 318000 руб. , а на трансформатор марки ТМЗ-630/10-326100 руб. За жизненный цикл трансформатор ТМГ, в среднем, проходит один капитальный ремонт, в перечень работ которого входит замена или сушка масла, стоимость такого ремонта на сегодняшний день составляет от 100 до 200 тыс. руб. Таким образом, трансформатор ТМЗ превосходит ТМГ по минимальным активным потерям и затрат на обслуживание.

ВЫВОДЫ

1) Трансформатор марки ТМЗ требует меньших экономических затрат на эксплуатацию в течении всего жизненного цикла. Ввиду того, что масло в баке не взаимодействует с воздухом, изоляция подвергается гораздо меньшему старению и, как следствие, все это приводит к сведению затрат на маслохозяйство к минимуму.

2) В трансформаторах типа ТМЗ при хранении и эксплуатации необходимо систематически контролировать обязательное наличие избыточного давления азота (необходимо его подкачивать даже при наличии полной герметизации), так как возможно снижение давления азота за счёт поглощения его маслом.

3) В герметичных масляных трансформаторах типа ТМГ полностью отсутствует контакт масла с окружающей средой, но ввиду тонкой стенки масляного бака трансформатор этого типа уязвим для механических воздействий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] . Гольдштейн В.Г., Инаходова Л.М., Казанцев А.А. О проблемах энергосбережения и повышения энергоэффективности при применении современных силовых трансформаторов. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - Новочеркасск, №5 2014: Изд. «ЮРГПУ (НПИ)», - С. 107-111.

[2]. Гольдштейн В.Г., Инаходова Л.М., Казанцев А.А., Молочников Е.Н. Анализ эксплуатационных свойств трансформаторов с сердечниками из аморфных материалов и защита их с помощью нелинейных ограничителей перенапряжений. Вестник СамГТУ. Серия "Техн. науки". - Самара, №4 (40). 2013 г. с. 149-157.

[1]. Gol'dshtejn V.G., Inahodova L.M., Kazancev A.A. O problemah jenergosberezhenija i povyshenija jenergojeffektivnosti pri primenenii sovremennyh silovyh transformatorov. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Jelektromehanika. - Novocherkassk, №5 2014: Izd. «JuRGPU (NPI)», - S. 107-111.

[2]. Gol'dshtejn V.G., Inahodova L.M., Kazancev A.A., Molochnikov E.N. Analiz jekspluatacionnyh svojstv transformatorov s serdechnikami iz amorfnyh materialov i zashhita ih s pomoshh'ju nelinejnyh ogranichitelej perenaprjazhenij. Vestnik SamGTU. Serija "Tehn. nauki". - Samara, №4 (40). 2013 g. s. 149-157.

Размещено на Allbest.ru